WO1980001653A1 - Production of casting mold - Google Patents

Description

明 細 書

鏡 型 の 製 造 方 法

技 術 分 野

この発明は、 常温において急速硬化する铸型、 中子の製造方法 に関し、 鐃砂の粘結剤と して熱可そ性樹脂および水ガラスとを併 用し、 常温強度と耐熱性とが共に優れた、 しかも注湯後の崩壊性 が極めてよぃ篛型の製造方法に関する。

背 景 技 術 .

有機粘結剤による篛型と して知られているものの中に、 日本特 許第 8 8 9 5 5 2号の如く、 ポ リ スチ レ ン ¾どの熱可そ性樹脂に よる篛型がある。 このよ う 篛型を造るには、 先づそれらの樹脂 を溶剤に溶して粘液を作る つぎに、 その粘液を乾缲砂に混和し た湿態砂を鐃型に成形した後、 加熱またはその体内に空気を通じ て溶剤を蒸発させると、 硬化した鏡型が得られる。 しかし、 この よ うる在来の方法には、 い くつかの欠点があ ]9、 そのために熱可 そ性樹脂を用 た鐃型は、 熱硬化または化学反応性のフ ノ ール 樹脂るどによる鐃型に比して、 従来殆んど使用されなかった。

欠点の 1つは、 熱可そ性樹脂溶液自体にある。 す わち、 その 溶液は乾燥砂と混和するのであるから、 均一混和のためには溶液 の粘性をできるだけ低くする方がよ 。 そのためには、 溶剤とし て低沸点のものを選び、 かつ溶液の濃度を低くすることが必要で ある。 しかし、 低沸点の溶剤を用いると、 混和中にその蒸発が起 易く、 その .ために混和が難しく る。 一方低濃度溶液にした場 合 は、 鐃型を硬化させる際、 それだけ多くの溶媒を蒸発させる ことが必要にな ]9、 硬化がおそく る不利がある。 つぎの欠点は、 熱可そ性樹脂鐃型が耐熱性を欠く ことである。 これらの樹脂は何れも、 1 0 0 TC付近に加熱すると軟化し、 さら に、 3 0 0 TC以上に加熱すると解重合して気化する性質をもつて いる。 したがって、 たとえばアルミ鏡物の金型篛造の場合のよ う に、 4 0 0 C近 に加熱された金型に中子を納めよ う とすると、 熱変形を起す。 あるいは、—铸鉄、 鐃鋼用の鐃型においても、 堰前 が洗れるるど耐熱性の不足に原因する篛造欠陥が起 ] 易いことが、 最大の欠点といわれている。

—方、 水ガ ラ スは篛型の粘結剤と して広く使われている。 しか し、 有機粘結剤に比して欠点をよ J 多 く もっため、 次第に使用範 囲が狭められつつあるのが現状である。 欠点の 1つは、 常温にお ける鐃型強さが不足 ため、 形状の複雑 篛型、 中子に使え い ことである。 水ガ ラ スの添加量を増せば、 ある程度強い篛型が得 られる力;、 その場合には篛込後の崩壊性が極めて悪く る： した がって、 常温強度がよ く、 しかも崩壊性のよい鐃型、 中子を望む ことは無理である。 さらに大きる欠点と して挙げられるのは、 水 ガ ラス系篛型の古砂の再生が困難なことである。 水洗すれば再生 できることが知られているが、 それには大規模 装置が必要であ るほか、 排水の汚染処理という困難る問題を伴う：

このよ うに、 水ガ ラ スは粘結剤と して欠点をもつが、 一方利点 も もっている。 その 1つに優れた耐熱性がある。 そのために、 鐃 銅 ¾どの高温溶湯用篛型に適しているつ また水ガラ スおよび硬化 剤が無臭無害- ことも、 最近のよ うに作業環境の改善が喧しい篛 物工場 ('てとつて大き ¾利点である。

熱可そ性樹脂と水ガラスとは、 鍔型の粘結剤と して、 このよ う

ΟΓ.'ΡΙ

'ィ ν, .ί'ο ¾利点と欠点とをもっている。 そして、 単独に使用する限 j 、 各 各の短所を長所で補うには限度がある。 従って、 本発明は、 両者 を共有することによって、 そのよ う 補完を可能にした新しい造 型法を提供することを目的と している。 すなわち、 作られる鏡型 は常温において急速に硬化させることができ、 その強度が大き く、 しかも耐熱性と良崩壌性という矛盾した要求をも満足させ得るも のであることを目的とする。

発 明 の 開 示

本発明は、 その第一の卷徴と して、 造型の際に鏡砂と樹脂溶液 とを混和して湿態砂を造る在来の直接法の代 に、 使用砂をあら かじめ樹脂被覆砂に変えて置く、 間接法を用いた処にある。 その ためには、 乾燥砂に樹脂粉末と溶剤とを添加するか、 あるいは樹 脂溶液を混和した後、 溶媒を蒸発させればよい。 その場合に使用 する溶剤は、 ト ル エ ン、 キ シレン どの中沸点のものを用い混和 を容易にする。 そのよ うにしても、 開放状態にすれば、 湿砂を乾 して樹脂被覆砂にすることは易しい。

いうまでも ¾ く、 乾いた被覆砂は粘着性をもたない。 しかし、 溶剤を添加すれば直ちに粘着性を回復する。 ただし、 本発明によ る湿態砂は、 在来法のよ うに砂に直接樹脂溶液を混和したものに 比べて、 粘着性が弱く、 したがって流動性の良いのが特徵である。 その理由は、 直接添加の場合には、 溶液の粘性がそのまま砂に粘 i を与えるほか、 混練中に砂粒表面が乾き易く、 そのために余計 に粘って.く る .₀ これに対し、 本発明においては、 溶剤の添加によ つて砂粒がぬれた状態には るが、 個々の砂粒について考えると、 樹脂層を下地にして、 その外表層を溶剤が包む钛態になるから、 同じ樹脂添加量であ ] がら、 粘着性が弱くなるものと考えられ る。 さらに、 溶剤と して低沸点のものを使えること も、 湿態^の 粘着性を減らすのに役立つ。 お、 樹脂被覆砂に溶剤を加える場 合、 それを密閉容器中で行えば、 殆んど混铼する必要が ¾ぃ程容 易に湿態砂に変るのも大き 特徵である。

湿砂は直ちに篛型に成形するつ ついで、 鐃型の体内に空気を吹 込むか、 真空吸引すれば溶媒が蒸発して、 錡型が硬化する。 この 場合の硬化速さは低沸点の溶剤を用いることによ ]?、 それだけ速 くすることができる。

鐃型の常温強度は樹脂量に比例して大き くるる。 しかし 1. 5 % 位が限度で、 それ以上に多 くすると、 砂が粘って流動性が悪く な るほか、 再添加する溶剤量も増さねばならぬため、 鏡型の乾燥固 化に長時間を要するよ うに る不利がある。

このよ うにして、 樹脂被覆砂を用いれば、 常温において急速硬 化し、 しかも優れた強さをもつ鏡型が得られる。 しかし、 この鐃 型は欠点と して耐熱性において不足している。 本発明は、 その欠 点を改善するために、 樹脂被覆砂に溶剤を加える際同時に、 水ガ ラ スを添加して混和する。 その添加量は 0. 3 〜 2. 0 %である。 鏡 型の耐熱性は、 水ガラスの添加量が僅かであっても、 著しく改善 される。 さらに添加量を増せば、 一層耐熱性が改善されることは いう迄もるい。 ただし、 水ガ ラ ス量を増すと湿砂の流動性が悪く るから、 余 ] 多く加えるのは好ま しく ¾い。

水ガラ -スの添加量が 0. 5 以下の少量の場合には、 鐃型に空気 を吹込むだけで、 強い篛型が得られる。 しかし、 それ以上に水ガ ラス量が増すと、 樹脂を乾しただけでは水ガラスが依然と して液 ο**ρι

~' ⁰ 相で残るため、 篛型が弱い。 したがって、 本発明は、 空気と共に 炭酸ガスを吹込んで樹脂と水ガラ スの双方を硬化させる方法をと る。 この場合、 炭酸ガスを空気に混じて吹込むか、 空気を先に吹 込んでから炭酸ガスを通じても、 結果は同じである。 何れにして も、 両者を吹込むことによって、 常温強度の優れた、 しかも耐熱 性があ 、 崩壊し易いという理想に近い篛型が得られる。

発明を実施するための最良の形態

本発明をよ ！）詳細に説述するために、 以下代表的実施例につい て説明する。

本発明には、 各種の熱可そ性樹脂が使用できるが、 その中で最 も適した材料はポリ メ タク リ ル酸メ チルで代表されるアク リ ル樹 脂とポリ スチ レ ン るどのスチ ロ ール樹脂である。 実施例の 1はポ リ メ タク リ ル酸メチルを用いた場合であるが、 先づ被覆砂を作る ために、 同樹脂の ト ルエ ン溶液を乾燥砂に混和した。 ついで同砂 を乾して樹脂 1重量 を含む被覆砂を作った。 この被覆砂 1 0 0 重量部に対してジク 口ルメ タ ンを主成分とする混合溶剤 5部およ び水ガラ ス 0. 3部を添加し混和したのち、 同湿砂を中子に吹込造 型し、 空気を通じて硬化させた。

この中子は抗折力と して 4 0 ^の強さをもち、 また、 3 8 0 匸に加熱された金型内に納めても変形し い耐熱性を備えていた この中子を用いてアルミ鐃物を鐃込んだところ、 崩壌性が極めて 良く、 中子砂が独 ] でに流れ出る程であった。

次の例は同 ·じ被覆砂に対し、 水ガラ スの添加量を砍 1 0 0部に 対し 2部に増した場合である。 この場合にも、 混合溶剤の添加量 は 5部と し、 吹込造型した。 ついで、 鏡型体内に炭酸ガスを含む

_ CV.PI ノ 、 0 空気を吹込み、 急速に硬化させた。 銬型は圧縮強さ と して 5 5 K の強さをもち、 かつ篛鋼を鏡込んで試験した結果、 耐熱性不 足による铸造欠陥の発生が く、 しかも崩壌性が頗る良かった。

第 3の例はポリ スチレ ン被覆砂を用いた場合である。 この場合 には、 最初乾燥砂 1 0 0部に対しポリ スチレ ン粉末 1部およびト ルェ ンを添加し混練したのち、 同砂を乾して被覆砂を作った。 つ ぎに、 同被覆砂に同様の混合溶剤 5部を添加し、 吹込によ って造 型した。 ついで、 中子取を真空装置につなぎ、 吸引によ って篛型 を硬化させた。 この銬型は、 抗折カと して 4 0 / ^ ^上の強さ をもつ。

産業上の利用可能性

従来最も広く用いられている中子造型法はフ エ ノー ル樹脂によ るシ ェ ルモ ー ル ド法であるが、 本法はシ ェ ルモ ール ドと同じく 自 動車 どの機械錡物用の鏡型や中子に用いられるだろう。 と く に 在来のシ エ ルモ ー ルド中子では、 鏡込後の崩壊性が悪く砂、落しに 苦労しているア ル ミ 二ユ ウム篛造用中子には最適であろ う。 また、 普通の有機粘結剤による鏡型では耐熱性の不足が問題に ¾つてい る鉄ゃ鋼铸物用篛型にも使われよ う。 さ らに、 現在 ¾ぉ水ガラス 系鐃型が用いられている分野も、 その崩壊性を改善する目的で使 用され可能性が多い。

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Claims

一

(7)

請 求 の 範 囲

1. あらかじめ乾燥砂に熱可そ性樹脂溶液を混和した後、 溶媒を 蒸発せしめて作った樹脂被覆砂に、 揮発性溶剤を添加して湿態砂 に戻し、 該砂を篛型に成形、 ついでその体内に空気を吹込むか、 あるいは真空吸引して鏡型を急速硬化させることを特徴とする鏡 型の製造方法。 -

2. 前項記載の樹脂被覆砂について、 揮発性溶剤と共に水ガラス を混和した湿態砂を鐃型に成形、 ついでその体内に空気および炭 酸ガスを、 混合気体と して、 または交代に通じることによ ] 3、 鏡 型を急速硬化させることを特徵とする特許請求の範囲記载の篛型 の製造方法。